Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋
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電池ボックス電子工作（その２０）
一体型いつどこＧＰＳロガー ８（電池内蔵タイプ）
１．背景
ＡＴＬＡＳ ＧＰＳ ＬＯＧＧＥＲ ＡＬ２０やＧＰＳロガー ＧＴ−７４０ＦＬなどの市販品のＧＰＳロガーは電池が内蔵されており、持ち運びをしやすくなっています。 それに対して電池ボックス電子工作（その１６） いつどこＧＰＳロガー６ の自作品はＧＰＳセンサー部とプラットフォーム部が分離されており、可搬性が劣っていました。 そのため、ゆくゆくは市販品のように電池を内蔵した一体型のＧＰＳロガーを自作したいと思って使えそうな部品を見つけては集めていました。
今回、ひととおり部品が揃ったので一体型ＧＰＳロガーの製作を行いました。 本ページでは、その紹介をしたいと思います。 実は、電池ボックス電子工作（その１６） いつどこＧＰＳロガー６を使い込みすぎたせいか、ＵＳＢコネクタの接触が悪くなったりしていろいろガタがきていることもあり、代替え品の製作が必要となったという背景もあります。
２．「いつどこＧＰＳロガー８」の仕様
２．１ 全体概要
「いつどこＧＰＳロガー８」の全体像としては、市販のＡＴＬＡＳ ＧＰＳ ＬＯＧＧＥＲ ＡＬ２０やＧＰＳロガー ＧＴ−７４０ＦＬのように電池を内蔵したＧＰＳモジュールと制御部分を電池ボックスの中に詰め込んだ一体型を目指します。
ハードウエア、ソフトウエアともにいつどこＧＰＳロガー６を流用します。ただし、使い勝手をよくするために、ソフトウエアの一部機能の見直しを行います。 （仕様や機能にかかわる詳細資料は４項に記載しています。）
内蔵電池はＵＳＢポートを介して充電できるようにします。また、充電中／充電終了が判別するＬＥＤも設けます。
搭載するＧＰＳセンサは、当初、ＧＰＳ−７４Ａ（Ａ）を予定していました。 「いつどこＧＰＳロガー８」製作時点で、軌跡データが比較的きれいで小型化されたＧＭ−５１５７Ａを採用することに方針変更しました。 これによりパッチアンテナの周辺の空間を当初予定より広く設けることができるようになりす。
ＧＰＳモジュールの設定をパソコンでができるように、ＧＰＳドングル相当にできる切替えスイッチを設けます。 ただし、常時使用するスイッチではないので「いつどこＧＰＳロガー８」の内部に設けます。
ＰＩＣマイコンの書込みをオンボード上で行えるように、従来のＰＩＣプログラマキット Ｖｅｒ４．０ (K-200)からＰＩＣｋｉｔ３に変更します。 当方にとってオンボード書込みはこれが初めての試みです。
書込み時の周辺回路の影響が不明でしたので、書込み時はＰＩＣｋｉｔ３からＰＩＣマイコンにのみ電源供給するようにして、かつ、書込みに関係するＰＩＣマイコン端子から周辺回路を切り離すようにしました。
専用のプリント基板を製作せず、従来どおりユニバーサル基板を利用して製作します。
内蔵電池では容量が不足する場合を想定して、外部電源供給もできる回路・コネクタを設けます。
２．２ 「いつどこＧＰＳロガー８」で使用した部品
ＡＴＬＡＳ ＧＰＳ ＬＯＧＧＥＲ ＡＬ２０やＧＰＳロガー ＧＴ−７４０ＦＬのような市販品は、適切な仕様の部品面実装部品や専用プリント基板を用いますので小型化は可能です。 また、配線用電線がほとんどありませんのでパッチアンテナの周辺の空間確保も比較的容易です。
しかし、市販品の部品を用いてユニバーサル基板で製作するとなると、一番の問題は部品の大きさとなります。 今回、「いつどこＧＰＳロガー
８」の製作を可能にしてくれた部品を以下に紹介します。
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圧電ブザー ムラタ表面実装圧電サウンダ（トランスデューサ／圧電スピーカ／） [PKLCS1212E4001-R1] 入手先 秋月電子通商 |
実は最後まで残っていた問題は圧電ブザーでした。 |
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ＧＰＳモジュール 入手先 ａｉｔｅｎｄｏ |
コネクタを自作しないといけませんが、性能はＧＰＳ−７４Ａ（Ａ）並みです。 |
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リチウムイオン電池充電チップ ＴＰ４０５７ 入手先 ａｉｔｅｎｄｏ |
他のデバイスを購入していたのですが、行方不明となったのでＴＰ４０５７に変更しました。 |
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リチウムイオンポリマー電池 ＰＲＴ−１０７１８ 入手先 千石電商 |
電池容量は何種類かありますが、１０時間くらいを目指して４００ｍＡｈ品を利用することにしました。 |
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ナイロンコネクタ ２ｍｍピッチ、１．５ｍｍピッチ 入手先 千石電商 |
電池のコネクタをそのまま利用できるように、２ｍｍピッチの電池用コネクタを設けました。また、外部電源用コネクタは差し間違え防止と小型化を兼ねて１．５ｍｍピッチとしました。 |
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押しボタンスイッチ（ＳＷ２ Ｍｏｄｅ用） モーメンタリー１ａ接点 入手先 千石電商 |
過去に、ａｉｔｅｎｄｏでPSW3Pの型番で販売していたようです。 |
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ＵＳＢコネクタ、ＵＳＢ−ＲＳ２３２Ｃコンバータ 入手先 秋月電子通商 |
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耐熱電線 ＳＨＷ（より線） ７／０．０８ｍｍ 錫メッキ ０．６５ｍｍ ３０Ｖ ８０℃ 入手先 千石電商
耐熱電線とあるものの８０℃と少し低いですが、柔軟性があります。 通常の塩化ビニル製よりは熱に耐えるようです。 |
基板配線を部品面に集中させるために、ワイヤーペンのポリウレタン電線の利用を最小限にして被覆電線としました。 ただし、はんだ付け作業性を向上するために、耐熱電線で、できる限り細いより線を探しました。 |
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ハーフピッチ部品 基板、ヘッダーピン、ジャンパーピン １．２７ｍｍ（ハーフ）ピッチコネクタセット １．２７ｍｍピッチジャンパーピン（５個入） 入手先 秋月電子通商 |
ハーフピッチのジャンパーピンは小型化の際にとても役立ちます。秋月電子通商の店頭では見かけません。 |
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ＳＯＰタイプ ＰＩＣマイコン ＰＩＣ１６Ｆ６４８Ａ−Ｉ／ＳＯ 入手先 秋月電子通商 |
ＩＣＳＰ(インサーキット・シリアル・プログラミング)に初挑戦です。 |
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ＳＯＰタイプ 標準ロジック ７４ＨＣ１５７ 入手先 鈴商 |
鈴商は品揃えが多く、部品の小分け販売でも手間暇をかけて封止パッケージをしています。 パッケージには型式も明記してあり、ストックするのに適しています。 鈴商の名前はあまり広まってはいないと思いますが、電気電子工作をするうえではとても大切なお店です。 |
２．３ 製作仕様概要
「いつどこＧＰＳロガー８」の主たる仕様を下記します。
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対応 |
出力フォーマット NMEA-0183準拠。 |
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ＧＰＳモジュール |
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ドングルモード |
内蔵のスイッチにより、ＧＰＳセンサモジュールとＰＣ間を仮想ＣＯＭポートで通信できるようにできます。 |
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ＳＤメモリ種類 |
マイクロＳＤ （注意：端子に電線を直接はんだ付けするため交換不可） |
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ＳＤメモリ容量 |
１６ＭＢ〜１ＧＢ （ＳＤＨＣ非対応） |
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ＳＤメモリ読み出し |
ＵＳＢポート（仮想ＣＯＭポート）を介し てオリジナルフォーマット（テキストもしくはバイナリ）で読み出し。 ＳＤメモリカードを 単なるＥＥＰＲＯＭとして使用している。 ファイル管理フォーマットには準拠していないためファイルイメージでの読み出し不可 。 |
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記録間隔 |
ＥＥＰＲＯＭ設定(PIC-EEPROM)により１秒〜２５５秒間隔で設定可能。 |
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記録時間 |
２．４項参照 （１６ＭＢで５日以上） |
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出力フォーマット |
NMEA-0183準拠 GPRMC 、GPGGA 、GPGSA 、GPVTGのデータが必要。 |
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記録データ |
時刻（ＵＴＣ） 、 緯度 、 経度 、 衛星数 、 測位状態 、 アンテナ高度 、 ジオイド高度 、 年月日、 方位 、 速度 |
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電源 |
リチウムイオンポリマー電池を内蔵 （３．７Ｖ ４００ｍＡｈ） これ以外に外部電源接続用コネクタ設置済み。 |
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動作モード |
ＧＰＳロギングモード ： ＧＰＳデータをＳＤメモリ(GPS-EEPROM)に格納。 ＳＤメモリ読み出しモード ： ＵＳＢポート（仮想ＣＯＭポート）でロギングデータを読み出し。 ＳＤメモリ消去モード ： ロギングデータを消去。 モニタモード ： ＰＩＣマイコンのＥＥＰＲＯＭ(PIC-EEPROM)の編集。 |
なお、本ページの説明でEEPROMに関して２通りの表現が記載されています。 それぞれの意味は下記のようになります。
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PIC-EEPROM |
「いつどこＧＰＳロガー８」を制御するPICマイコンに内蔵されているEEPROMです。 このEEPROMの設定値で「いつどこＧＰＳロガー」の動作を設定します。 |
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ＳＤメモリ |
GPSモジュールのデータを格納する別設置のＳＤメモリ（EEPROM）です。 この ＳＤメモリ（EEPROM）にGPSデータが格納されます。 |
３．「いつどこＧＰＳロガー８」の製作
３．１ 「いつどこＧＰＳロガー８」試作
今回、初めて電池充電回路とＰＩＣｋｉｔ３を利用するためにブレッドボードで動作確認をしました。 以下に回路図と試作時の状況を下記に記載します。 なお、試作回路と最終版の回路は異なります。
（クリックすると原寸大の回路図をダウンロードできます。）
【 「いつどこＧＰＳロガー８」回路 】
これで動作確認を行い、本番の製作を開始しました。
【 「いつどこＧＰＳロガー８」試作時外観 】
最近はブレッドボードで動作確認をすることが当たり前になっていますが、その際に部品の接触を確実にしないと無駄な時間をかけてしまいます。 最近はブレッドボードに確実に部品のリード線を確実に差し込めるように、部品のリード線部を改造したりチップ部品基板化を行っています。 今回利用したブレッドボード対応部品を下記に掲載します。
試作に使用したチップ部品やスライドスイッチです。
【 ブレッドボード用部品１ 】
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機構部品や圧電ブザーです。 |
【 ブレッドボード用部品２ 】
ＳＤカードは、マイクロＳＤ→ミニＳＤカード変換アダプタを利用しています。 また、ブレッドボード・ジャンパーコードを利用してブレッドボードに接続しやすくしています。
ターミナルブロックは２Ｐ品を分解再組み立てをして６Ｐ化しています。
ゼロプレッシャーＩＣソケットにはセラミック振動子もとりつけています。
３．２ 「いつどこＧＰＳロガー８」の製作
当初は試作回路どおりに製作を行い動作確認まですすみました。 その後、電池を取り付けたまま何度か基板をケース組込み取り外しをしているうちに動作しなくなりました。 トラブルシューティング当初は３．３Ｖ定電圧レギュレータに問題があると判断して別の部品に交換をしましたがを、それでも直りませんでした。 結局は電流回り込み防止用のダイオードHN2S01FUが中途半端に破損していることが判明しました。 信号用を整流回路用に流用したのが間違いでした。 正式版では電源回路部分の使用素子を見直しました。
（クリックすると原寸大の回路図をダウンロードできます。）
【 「いつどこＧＰＳロガー８」回路 】
４７μＦのコンデンサはチップ積層セラミックコンデンサ（GRM31CB30J476ME18）を利用しています。 このコンデンサを選定したのは「「高低（たかひく）なんぼ」 電解くん、測っちゃえ！」の実測結果と寸法から決めました。 少し値段が高いのが何点です。
100kΩの抵抗はチップ抵抗を利用しています。 それ以外の抵抗は１／６Wの小型抵抗を利用しています。
マイクロSDカードの端子に配線を直接接続します。 また、１００ｋΩの抵抗もマイクロＳＤカードカードに実装します。
ＦＴ２３１Ｘ ＵＳＢシリアル変換モジュールはユニバーサル基板（以下、ＧＰＳ８基板と記載）の下側に取り付けます。 また、USBコネクタの劣化が生じますので、このモジュールを交換できるように丸ピンＩＣソケットを用いて取り外し可能とします。 なお、この基板は電池ボックスの側面にＵＳＢコネクタが向くように実装します。
ＬＥＤ１、ＬＥＤ２を電流制限抵抗を用いて電池ボックスカバー面に接する上側位置に実装します。
ＣＮ２はＰＩＣｋｉｔ３接続用でハーフピッチコネクタ(ピンヘッダー、ピンフレーム）を利用しています。 通常はピンフレーム側で所定の短絡をして使用します。 ＰＩＣｋｉｔ３使用時は、ＰＩＣｋｉｔ３接続ケーブル（上記回路図参照）の配線となるピンフレームを接続します。 ピンフレームを交換することで、ＰＩＣｋｉｔ３接続時に周辺回路からの切り離しを行っています。
ごちゃごちゃごちゃごちゃになっています。
【 ＧＰＳ８基板外観（部品面） 】
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この面にＳＤメモリメモリやＦＴ２３１Ｘ ＵＳＢシリアル変換モジュールが実装されますので、できるかぎり出っ張りのないようにしています。 スルーホールを抜いた小さい穴（６個）はＦＴ２３１Ｘ ＵＳＢシリアル変換モジュールのピンヘッダ用端子が貫通する穴です。 上記写真の上側にＵＳＢコネクタが向くようにＦＴ２３１Ｘ ＵＳＢシリアル変換モジュールを実装します。 大きい穴（２個）は、ＧＰＳ８基板固定用の穴です。 |
【 ＧＰＳ８基板外観（ハンダ面） 】
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１００ｋΩのプルアップ抵抗を実装しています。 ＳＤメモリの組込み時は、ＧＰＳ８基板とＦＴ２３１Ｘ ＵＳＢシリアル変換モジュールの隙間に入れ込んでいます。 |
【 ＳＤメモリ接続部分 】
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自作のコネクタを用いています。 詳細はＧＭ−５１５７Ａを参照して下さい。 このコネクタ（基板）にＣ１（４７μＦ）を実装しています。 その後、コネクタ部を正規のコネクタ「ＣＢ−ＳＵＲ ６極」に変更しています。 |
【 参考 ＧＰＳモジュール部１ 】
その後、コネクタ部を正規のコネクタ「ＣＢ−ＳＵＲ ６極」に変更しています。
【 参考 ＧＰＳモジュール部２ 】
最低限の端子（信号用、固定用）のみヘッダーピンを上むきに実装します。
ＵＳＢコネクタは接触時の短絡防止のためビニルテープを貼り付けています。
【 ＦＴ２３１Ｘ ＵＳＢシリアル変換モジュール （部品面） 】
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制御信号のショート配線を行います。 |
【 ＦＴ２３１Ｘ ＵＳＢシリアル変換モジュール （ハンダ面） 】
ＧＰＳ８基板に周辺部品を接続します。
【 周辺部品接続状態１ 】
スライドスイッチは電池ボックス実装品を流用します。
【 周辺部品接続状態２ 】
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ＦＴ２３１Ｘ ＵＳＢシリアル変換モジュールはＧＰＳ８基板のハンダ面に実装します。 |
【 周辺部品接続状態３ 】
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電池ボックス 単３×２本用（フタ付プラスチック・スイッチ付） [SBH-321-1AS]を利用します。 |
【 電池ケース加工状態１ 】
【 電池ケース加工状態２ 】
ＬＥＤ状態確認用の穴を２ヶ所あけています。
【 電池ケース加工状態３ 】
【 電池ケース組込み状態１ 】
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アンテナの周辺やスイッチ部分にクッション材を入れます。 クッション材はどうでもよい部材と思われがちですが、パッチアンテナ周辺の空間確保、振動対策、ＳＷ１・ＳＷ２固定に用いるととても大切な部材です。 |
【 電池ケース組込み状態２ 】
コネクタ「ＣＢ−ＳＵＲ ６極」適用例
後日、ａｉｔｅｎｄｏより正規のコネクタ「ＣＢ−ＳＵＲ ６極」が発売となりました。 これを利用することで接触が確実になりました。
【 「ＣＢ−ＳＵＲ ６極」交換状態 】
【 「ＣＢ−ＳＵＲ ６極」組込み状態 】
３．4 「いつどこＧＰＳロガー８」の完成外観
右下の小さい出っ張りがＳＷ２です。
【 「いつどこＧＰＳロガー８」完成外観１ 】
左下のＵＳＢコネクタ用穴加工に失敗して、少し広くなってしまいました。
【 「いつどこＧＰＳロガー８」完成外観２ 】
左下の皿ネジでＧＰＳ８基板を固定しています。
【 「いつどこＧＰＳロガー８」完成外観３ 】
充電中です。
【 「いつどこＧＰＳロガー８」完成外観４ 】
充電完了です。
【 「いつどこＧＰＳロガー８」完成外観５ 】
ＧＴ−７３０ＦＬ−Ｓと並べてみました。
【 「いつどこＧＰＳロガー８」サイズ比較 】
３．５ 「いつどこＧＰＳロガー８」の性能確認
３．５．１ ジョギングのお供
「いつどこＧＰＳロガー８」をお供にジョギングに出ました。 同じコースで「いつどこＧＰＳロガー８」 v.s. 「いつどこＧＰＳロガー６」、「いつどこＧＰＳロガー８」 v.s. 「ＧＰＳロガー ＧＴ−７４０ＦＬ」の２回ほど試しました。 なお、ＧＰＳロガーの取り付け方法は「ＧPSデータの小部屋」の方法６（帽子トップとりつけ方法 ）を用いています。 今回の測位結果より十分使えることを確認できました。
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「いつどこＧＰＳロガー８」(桃色) |
「いつどこＧＰＳロガー８」（桃色） |
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中央下側は小山になっており視野が急変する部分です。その前後の見通しはよいです。 行きと帰りで２組の軌跡が記録されています。
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中央上側は小山を削った崖状になっており、その崖に沿っている歩道を通ったときの軌跡です。
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右側の陸橋の下側をくぐり、その後、中央部分のアーケード街を通り、左側
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いつもベンチマークを行っている大きな陸橋を渡った時の軌跡です。
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道路を渡る部分は地下道となっています。 地下道の天井の一部は吹き抜けと |
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「ＧＰＳロガー ＧＴ−７４０ＦＬ」の測位精度は、今回は良かった結果となっています。 しかし、良い時と良くない時の差が大きく、また、軌跡のガタガタが大きいため、「ＧＰＳロガー ＧＴ−７４０ＦＬ」は「いつどこＧＰＳロガー８」に比べて今一つの印象です。
「いつどこＧＰＳロガー６」との比較では、「いつどこＧＰＳロガー８」は、軌跡の滑らかさは同等であり、測位の良さは若干上回っています。
３．５．２ お出掛けのお供
近隣のショッピングセンターへ車でお出掛けした際に、ダッシュボード上に「いつどこＧＰＳロガー８」を置いて軌跡採取をしました。 車の移動でも問題なく測位してくれることを確認しました。
【 お出掛け時の軌跡１ 】
【 お出掛け時の軌跡２ 】
３．５．３ 電池動作時間の確認
「いつどこＧＰＳロガー８」の内蔵電池の充電完了後に、ブザーをオフにした状態での連続動作時間を測定しました。 当初の１０時間を上回る結果を得ました。
結果 動作開始時間 ２３：０５：０７
停止時間 翌日の１６：４６：５４
連続動作時間 連続１７時間以上
４． 「いつどこＧＰＳロガー８」詳細資料
４．１ 「いつどこＧＰＳロガー６」からの改変点
GPRMC,GPGGA,GPGSA,GPVTGの４種類のＮＭＥＡコマンドを受信しないとＳＤメモリにデータを書き込まない仕様となっていましたが、４種類のコマンドの要否を個々に設定できるようにしました。（最低１種類のコマンド受信でＳＤメモリに書込みを行うことができます。）
従来は、受信データを格納するトリガとなるＮＭＥＡコマンドを指定する方法をとっていました。 この方法では指定したＮＭＥＡコマンドを受信した際にＮＥＭＡ受信フラグの設定開始を行い、４種類のコマンド全てを受信したことをフラグで確認してＳＤメモリメモリに書込むようにしていました。
しかし、(1)項対応のために、ＳＤメモリへの書込みを行うＮＭＥＡコマンドを指定する方法に変更しました。 この方法では指定したＮＭＥＡコマンドを受信終了後にＳＤメモリへの書込みを行います。 これは、当該のコマンドを受信しない限りＳＤメモリへの書込みを行わないことを意味します。
また、(1)項との関係で、ＮＭＥＡ受信データを読み取れない場合があります。
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事例 デフォルトでＧＰＶＴＧコマンドが送出されないＧＰＳセンサモジュールを使用した場合。
推定理由
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測位確定しないとＳＤメモリへ書き込みしないようにしていましたが、測位確定しなくてもＳＤメモリへの書き込みできる機能のオンオフをＥＥＰＲＯＭ設定に追加しました。
従来のモニターモード移行時のボーレート9600bps固定起動ジャンパーピン設定を、電源投入時9600bps固定でモニターモードに移行する機能に変更しました。 また、その際にモード表示ＬＥＤが白色（３色点灯）に点滅するようにしました。
ＳＤメモリ消去中にも、ＰＣ側のキーボードでＥＳＣキーを押すとモニターモードに移行するようにしました。
４．２ ＰＩＣマイコン ＩＯピン割り当て
ＰＩＣマイコンのＩＯピン割り当ては以下のようになります。
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PIN |
信号 |
方向 |
信 号 |
|
１ |
ＲＡ２ |
出力 |
マイクロＳＤメモリ ＤＩ信号 |
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２ |
ＲＡ３ |
入力 |
マイクロＳＤメモリ ＤＯ信号 |
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３ |
ＲＡ４ |
入力 |
電源投入時モニタモード移行。 通信速度は9600bps固定設定選択。 |
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４ |
ＲＡ５ |
入力 |
ＳＤメモリクリヤモード選択入力。 |
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５ |
Ｖｓｓ |
ＧＮＤ |
電源グランドライン |
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６ |
ＲＢ０ |
入力 |
モード選択スイッチ信号。 |
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７ |
ＲＢ１／ＲＸ |
入力 |
シリアル通信入力 |
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８ |
ＲＢ２／ＴＸ |
出力 |
シリアル通信出力 |
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９ |
ＲＢ３ |
出力 |
圧電プザー用オンオフ信号。 （パルス信号であり、レベル信号ではありません。） |
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１０ |
ＲＢ４ |
出力 |
ＬＥＤ１出力 （緑色） |
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１１ |
ＲＢ５ |
出力 |
ＬＥＤ２出力 （赤色） |
|
１２ |
ＲＢ６ |
出力 |
ＬＥＤ３出力 （青色） |
|
１３ |
ＲＢ７ |
出力 |
ＧＰＳモジュール電源オンオフ信号、データ選択信号。 |
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１４ |
Ｖｄｄ |
Ｖｃｃ |
＋電源ライン。 |
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１５ |
ＯＳＣ２ |
発振 |
セラミック振動子 １０ＭＨｚ |
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１６ |
ＯＳＣ１ |
発振 |
セラミック振動子 １０ＭＨｚ |
|
１７ |
ＲＡ０ |
出力 |
マイクロＳＤメモリ クロック信号 |
|
１８ |
ＲＡ１ |
出力 |
マイクロＳＤメモリ チップセレクト信号 |
４．３ 記録メディア、記憶容量、記録方法
各サイズのＳＤメモリにいけるデータ個数などは以下のようになります。
|
ＳＤメモリ容量 |
User Area |
使用可能最終アドレス＋１ |
ＧＰＳ用 |
連続記録日数 |
|
１６Ｍ |
28,800 |
$00E1 0000 |
460,800 |
５日８時間０分０秒 |
|
３２Ｍ |
59,776 |
$01D3 0000 |
956,416 |
１１日１時間４０分１６秒 |
|
６４Ｍ |
121,856 |
$03B8 0000 |
1,949,696 |
２２日１３時間３４分５６秒 |
|
１２８Ｍ |
246,016 |
$0782 0000 |
3,936,256 |
４５日１３時間２４分１６秒 |
|
２５６Ｍ |
494,080 |
$0F14 0000 |
7,905,280 |
９１日１１時間５４分４０秒 |
|
５１２Ｍ |
940,864 |
$1CB6 8000 |
15,053,824 |
１７４日５時間３７分４秒 |
|
１ＧＢ |
1,983,744 |
$3C8A 0000 |
31,739,904 |
３６７日８時間３８分２４秒 |
多分、最後まで書込みをすることは無いと思いますが、ＳＤメモリの最終アドレスに達した場合に、以下の２通りをPIC-EEPROMの設定で選択できるようにします。
|
Singleモード |
それ以上の書き込みを終了し、GPSモジュールの電源をオフする。 つまり、ＳＤメモリの最初のデータを必ず残したいときに選択します。 |
|
上書きモード |
ＳＤメモリの先頭アドレスから上書きするモード。 延々を保存を繰り返します。 つまり、最新のデータを優先して残したいときに選択すます。 ただし、終了方法は「いつどこGPS」の電源をオフする方法しかありませんので、 ＳＤメモリへの書き込みタイミングをLED状態（LED3(青色)点灯⇒消灯）で確認して電源をオフしてください。 このタイミングをずらすと、最新の取得データのいくつかを失うことになります。 |
４．４ ＰＩＣマイコン EEPROM
ＰＩＣマイコン内のEEPROMのデータ設定を下記に記載します。
|
アドレス |
データ内容 |
デフォルト |
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$00 |
GPSデータ保存間隔設定１。 ０、１：連続 N（２〜２５５）：GPSモジュールからのデータをN回受信して１回だけ記録する。 |
’０１’ |
|||||||||||||||||||||
|
$01 |
未使用 |
’０２’ |
|||||||||||||||||||||
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$02 |
GPSデータ保存開始時先頭アドレス設定 ０：空きエリアの先頭ブロックを探し、空きエリアから追加で書込み（追記モード） １：先頭アドレス＄００００ ００００から書込み （上書きモード） |
’００’ |
|||||||||||||||||||||
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$03 |
ＳＤメモリ最終アドレス書込み後の処理設定。 ０：Singleモード （初期データ保存） １：上書きモード （最新データ保存） |
’００’ |
|||||||||||||||||||||
|
$04 |
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３信号論理設定 ｂｉｔ４：ＬＥＤ１ 、 ｂｉｔ5：ＬＥＤ２ 、 ｂｉｔ6：ＬＥＤ３ ０：Highレベル出力で点灯するLED使用時。(カソードコモン用) １：Lowレベル出力で点灯するLED使用時。（アノードコモン用） |
’Ｆ０’ |
|||||||||||||||||||||
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$05 |
ＳＤメモリ書込時動作 ブザー１ｓ間連続発音／ＬＥＤ１ｓ間連続点灯間隔設定 GPSデータ保存間隔設定１の場合、１６ｓ間隔（１ブロック５１２バイト／３２バイト＝１６）でＳＤメモリ書込時動作を行う。 書込み動作時に書込みを正常に動作していることを確認できるようにブザー１ｓ間連続発音／ＬＥＤ１ｓ間連続点灯 するようにしている。 この書込み動作確認を、書込み何回毎に行うかを設定するパラメータ。 例１ GPSデータ保存間隔設定１ 本設定値＝１ 間隔＝１×１６ｓ×１＝１６ 例２ GPSデータ保存間隔設定１ 本設定値＝２ 間隔＝１×１６ｓ×２＝３２ 例３ GPSデータ保存間隔設定２ 本設定値＝１ 間隔＝２×１６ｓ×１＝３２ 例４ GPSデータ保存間隔設定２ 本設定値＝２ 間隔＝２×１６ｓ×２＝６４ |
’０２’ |
|||||||||||||||||||||
|
$06 |
ＧＰＳロギングモード ＧＰＳモジュール通信速度設定 （９６００ｂｐｓ相当） ＳＰＢＲＧレジスタの値（10MHz、BRGH=1） |
’４０’ |
|||||||||||||||||||||
|
$07 |
ＳＤメモリ読み出しモード、ＳＤメモリ消去モード、モニタモード時ＰＩＣマイコン通信速度設定 （５７．６ｋｂｐｓ相当） ＳＰＢＲＧレジスタの値（10MHz、BRGH=1） |
’０Ａ’ |
|||||||||||||||||||||
|
$08 |
ＳＤメモリ読み出し状態設定
同一データサイズＳＤメモリ転送 ＡＳＣＩＩとＢｉｎａｒｙ比較結果例
データサイズが大きくなるにつれて、転送時間が長く、ＨＤＤ格納サイズが大きくなるためにＢｉｎａｒｙ転送機能を追加した。 |
’００’ |
|||||||||||||||||||||
|
$09 |
未使用 |
’００’ |
|||||||||||||||||||||
|
$0A |
未使用 |
’００’ |
|||||||||||||||||||||
|
$0B |
ブザー発振周期設定 （周波数 ＝ １／周期） 発振周期 ＝ （設定値＋１） ＊ ４ ＊ １６ ＊ ０．１μｓ 例 ： 設定値（２２）１６＝３４ → ２２４μｓ ＝ ４．４６ｋＨｚ |
’２２’ |
|||||||||||||||||||||
|
$0C |
ＳＤメモリ種類 ’０１’＝１６ＭＢ 、 ’０２’＝３２ＭＢ、 ’０４’＝６４ＭＢ、 ’０８’＝１２８ＭＢ ’１０’＝２５６ＭＢ（デフォルト） 、 ’２０’＝５１２ＭＢ、 ’４０’＝１ＧＢ ’００’＝Ｍａｎｕａｌ設定 （終了アドレス＋１）番地を$0A、$0B、$0Cに設定する。 最終アドレスを小さく制限したい場合などに使用する。 上記以外の設定 ＝ １６ＭＢ |
’１０’ |
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$0D |
$0A＝’００’時の（最終アドレス＋１）番地を設定。 ５１２バイト単位の設定のためアドレスA8〜A0は内部で０に設定。 $0B：最終アドレス A31〜A24 $0C：最終アドレス A23〜A16 $0D：最終アドレス A15〜A8 デフォルトは４ＭＢ相当（１ｓ間隔保存で約３６時間） |
$0B＝’００’ $0C＝’４０’ $0D＝’００’ |
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$10 |
ＳＤメモリ書込みトリガNMEAコマンド指定 （必須）
NMEAコマンド要否設定。
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’０１’ |
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$11 |
SDメモリ書込み時、測位確定要否 bit7=0 測位確定時のみSDメモリへ書込みを許可する。 bit7=1 測位確定していなくてもSDメモリへ書込みを許可する。
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’００’ |
４．５ GPSデータ保存フォーマット
GPSデータ保存フォーマットは以下のようになります。
時刻 （ＵＴＣ：日本時間−９時間）
N/S、緯度
E/W、経度
衛星数
測位状態（測位不可時は記録しませんので結果的には常時１。）
２Ｄ／３Ｄ測位
アンテナ高度
ジオイド高度
年月日
方位
速度
ＳＤメモリに保存する際、１回の測定データの所要容量はキリのよいように ３２バイトとし、データフォーマットを以下のようにしました。
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アドレス |
ｂ７ |
ｂ６ |
ｂ５ |
ｂ４ |
ｂ３ |
ｂ２ |
ｂ１ |
ｂ０ |
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+0 |
GPS測位 |
測位データ正常受信 = 1 |
時間 ×10時間桁 |
時間 ×1時間桁 BCD Data |
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+1 |
時間 ×10分桁 BCD Data |
時間 ×1分桁 BCD Data |
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+2 |
時間 ×10秒桁 BCD Data |
時間 ×1秒桁 BCD Data |
||||||
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+3 |
Ｈ’０Ｅ’ （「．」の下位４ビット） |
時間 ×0.1秒桁 BCD Data |
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+4 |
時間 ×0.01秒桁 BCD Data |
時間 ×0.001秒桁 BCD Data |
||||||
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+5 |
緯度 ×10°桁 BCD Data （＊１） |
緯度 ×1°桁 BCD Data （＊１） |
||||||
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+6 |
緯度 ×10分 桁 BCD Data （＊１） |
緯度 ×1分 桁 BCD Data （＊１） |
||||||
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+7 |
Ｈ’０Ｅ’ （＊１） |
緯度 ×0.1分 桁 BCD Data （＊１） |
||||||
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+8 |
緯度 ×0.01分 桁 BCD Data （＊１） |
緯度 ×0.001分 桁 BCD Data （＊１） |
||||||
|
+9 |
緯度 ×0.0001分 桁 BCD Data（＊１） |
北緯 = 1 |
東経 = 1 |
測位不能 = 1 |
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+10 |
経度 ×100°桁 BCD Data（＊１） |
経度 ×10°桁 BCD Data（＊１） |
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+11 |
経度 ×1°桁 BCD Data（＊１） |
Ｈ’０Ｅ’（＊１） |
||||||
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+12 |
経度 ×10分 桁 BCD Data（＊１） |
経度 ×1分 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
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+13 |
経度 ×0.1分 桁 BCD Data（＊１） |
経度 ×0.01分 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+14 |
経度 ×0.001分 桁 BCD Data（＊１） |
経度 ×0.0001分 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
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+15 |
衛星数 10個桁 BCD Data（＊１） |
衛星数 1個桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+16 |
アンテナ高度 ×10000m 桁 BCD Data（＊１） |
アンテナ高度 ×1000m 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+17 |
アンテナ高度 ×100m 桁 BCD Data（＊１） |
アンテナ高度 ×10m 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+18 |
アンテナ高度 ×1m 桁 BCD Data（＊１） |
Ｈ’０Ｅ’（＊１） |
||||||
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+19 |
アンテナ高度 ×0.1m 桁 BCD Data（＊１） |
ジオイド高度 ×1000m 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+20 |
ジオイド高度 ×100m 桁 BCD Data（＊１） |
ジオイド高度 ×10m 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+21 |
ジオイド高度 ×1m 桁 BCD Data（＊１） |
Ｈ’０Ｅ’（＊１） |
||||||
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+22 |
ジオイド高度 ×0.1m 桁 BCD Data（＊１） |
日付 １０日桁 BCD Data |
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+23 |
日付 １日桁 BCD Data |
日付 １０月桁 BCD Data |
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+24 |
日付 １日桁 BCD Data |
日付 １０年桁 BCD Data |
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+25 |
日付 １年桁 BCD Data |
方位 ×100°桁 BCD Data（＊１） |
||||||
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+26 |
方位 ×10°桁 BCD Data（＊１） |
方位 ×1°桁 BCD Data（＊１） |
||||||
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+27 |
Ｈ’０Ｅ（＊１） |
方位 ×0.1°桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+28 |
方位 ×0.01°桁 BCD Data（＊１） |
速度×1000m 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+29 |
速度×100m 桁 BCD Data（＊１） |
速度×10m 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
|
+30 |
速度×1m 桁 BCD Data（＊１） |
Ｈ’０Ｅ’（＊１） |
||||||
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+31 |
速度×0.1m 桁 BCD Data（＊１） |
速度×0.1m 桁 BCD Data（＊１） |
||||||
（＊１）
該当のデータ種はゼロサプレスデータ（上位桁の０を送信しない。 仮数桁数値１以上のある桁から送信）に対応としています。 上記マップは、全桁数値のある場合のマップを示しています。 データ種毎にＧＰＳモジュールから送信されてくるデータがゼロサプレスされた場合、使用されない桁にはＨ’０Ｆ’が格納されています。 数値に戻す場合は”０”〜”９”は数字文字に、Ｈ’０Ｅ’は小数点文字「．」に、Ｈ’０Ｆ’は読み飛ばしてもとの数値に戻します。
４．６ 動作モード
ＧＰＳギングモード ： ＧＰＳデータをＳＤメモリに格納（ロギング）。
ＳＤメモリ読み出しモード ： ＵＳＢポート（仮想ＣＯＭポート）でロギングデータを読み出し。
ＳＤメモリ消去モード ： ロギングデータを消去。
モニタモード ： ＰＩＣマイコンのＥＥＰＲＯＭの編集。
４．６ GPSロギングモード
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機能 |
GPSモジュールのデータをＳＤメモリに保存。 GPSモジュールから 出力されるデータをそのまま仮想COMポートを介してPCでも読み取れる。 |
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選択方法 |
モード選択スイッチを押しながら電源を投入し、約３秒程度押し続ける。 本モードが選択されたにもかかわらず、LED1の全色(緑色、赤色、青色)が０．２ｓ周期で点滅する場合は、データの上書きししないSingleモードの場合で ＳＤメモリの空き領域が無い場合である。 |
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動作中 |
電源投入直後、全LED1が０．５ｓ間点灯し、その後０．１ｓ間消灯する。 ブザー音
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動作終了 |
シングルモード時、ＳＤメモリに空きエリアがなくなった場合、 ０．４ｓ周期でLED1(青色)を点滅する。 終了方法は電源オフのみ。 |
４．６．２ ＳＤメモリ読み出しモード
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機能 |
ＳＤメモリのデータをRS-232Cラインから出力する。 |
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選択方法 |
モード選択スイッチを押さず、PICマイコンの3番ピン（PORTA RA4）をHighレベル（ （ＪＰ１−３ オープン＝Highに接続）にして電源を投入する。 |
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動作中 |
電源投入直後、全LED1が０．５ｓ間点灯し、その後０．１ｓ間消灯する。 その後、ＳＤメモリの1ページ分のデータを出力する毎にLED1(緑色)→LED1(赤色)→LED1(青色)の順番に点滅を繰り返す。 ブザー音 ブザー未使用 ＵＳＢポート（仮想ＣＯＭポート）の受信データ ASCII読出しの場合（ＥＥＰＲＯＭ ＄８ ｂｉｔ０＝０） 最終アドレス＋１を$0000 8000とした場合のデータ読み出し時の受信データを下図に示します。
Binary読出しの場合（ＥＥＰＲＯＭ ＄８ ｂｉｔ０＝１）
先頭のメッセージは従来と同じ。 その後、ＳＤメモリのアドレスはＡＳＣＩＩコード、その後に５１２バイトのメモリデータをＢｉｎａｒｙで送信。 なお、アドレスの前後は復帰改行（’０Ｄ’ ’ＯＡ’）を設けて、テキスト表示しても行先頭にアドレスが表示されるようにしている。 |
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動作終了 |
ＳＤメモリデータ出力通信終了後はLED1(緑色）を０．４ｓ周期で点滅する。 終了方法は電源オフのみ。 |
４．６．３ ＳＤメモリクリヤモード
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機能 |
ＳＤメモリの有効のアドレス全領域のブロック先頭に’FF’に書き込む。 追記モードでは測位データはＳＤメモリの空き領域に追記される。 このため、測位の前に空き領域を作る必要ばあるため、本モードを設けている。 また、過去分のデータが残っていると最新のデータの最終アドレスが分かり辛くなる。 このため、 ブロックの先頭のデータに’FF’を書き込んでデータの最終アドレスを明確にする。 |
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選択方法 |
モード選択スイッチを押さず、PICマイコンの3番ピン（PORTA RA4）をLowレベル（ （ＪＰ１−３ 短絡＝Lowに接続）にして電源を投入する。 |
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動作中 |
電源投入直後、全LED1が０．５ｓ間点灯し、その後０．１ｓ間消灯する。 ＳＤメモリクリヤ中は、ＳＤメモリの８ページ分書込み毎にLED1(緑色)→LED2(赤色)→LED３(青色)の順番に点滅を繰り返す。 ブザー音 ブザー未使用 ＵＳＢポート（仮想ＣＯＭポート）の受信データ 最終アドレス＋１を$0000 8000とした場合のメモリクリヤ時の受信データを下図に示す。
この表示中にESCキーを押すとSDメモリクリヤを中断してモニタモードに移行する。 |
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動作終了 |
ＳＤメモリデータ書込み完了後はLED1の赤色を０．４ｓ周期で点滅する。 終了方法は電源オフのみ。 |
４．６．４ モニタモード
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機能 |
ＵＳＢポート（仮想ＣＯＭポート）を介してパソコンからＰＩＣマイコンのＥＥＰＲＯＭの書換えを行う。 |
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選択方法 |
ＳＤメモリ読み出しモードに移行中に、ＰＣのキーボードより「ＥＳＣ」キーを押す。 電源投入時にジャンパー”ＳＷ＿Ｍｏｎｉ”を短絡する。 |
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コマンド 動作中 |
モニタモード動作 ＥＥＰＲＯＭアドレスポインタ（ H'00' 〜 H'FF' ）を示すアドレスの読み書きを行う。 また、「２．８．３ ＳＤメモリクリヤモード」へ移行する。 （ジャンパー短絡無しにＳＤメモリクリヤ。）
PC側ソフトのエコーバックは不要。 （ＰＩＣマイコンからエコーバックする。） モニタモード時、全LED1が消灯する。 ブザー音 ブザー未使用 ＵＳＢポート（仮想ＣＯＭポート）の受信データ例１ (1) モニタモード移行、モニタモードのオープニングメッセージ表示。
ＵＳＢポート（仮想ＣＯＭポート）の受信データ例２
(1) Ｒコマンドでアドレスポインタ（H'00')のデータを読み出し。
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動作終了 |
モニタコマンド「GT」でコールドスタート。 電源オフでもよい。 |
本ページで紹介しましたＰＩＣマイコンの書き込みサービス は行う予定ではいますが、本ページ公開時までに所有しているＧＰＳモジュールについての動作確認ができていないため、現在は本ページのＰＩＣマイコンのソフト の書き込みサービスは開始していません。 サービス開始までの間に、「いつどこＧＰＳロガー８」に関するご要望があればメールで連絡をお願いします。
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